《電子技術(shù)應(yīng)用》
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FDI攻擊下孤島交流微電網(wǎng)滑?？刂撇呗?
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第12期
王 君1，馮 甜2
1.甘肅省全國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程先進(jìn)質(zhì)量控制系統(tǒng)重點(diǎn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州730050； 2.蘭州理工大學(xué) 電氣工程與信息工程學(xué)院，甘肅 蘭州730050
摘要： 針對(duì)孤島交流微電網(wǎng)控制系統(tǒng)中不可避免的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊問(wèn)題，當(dāng)存在外部干擾時(shí)，設(shè)計(jì)了主動(dòng)容侵控制策略。首先針對(duì)孤島交流微電網(wǎng)逆變系統(tǒng)，構(gòu)建系統(tǒng)狀態(tài)空間模型。將控制系統(tǒng)傳感器側(cè)可能受到的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊信息當(dāng)作一個(gè)輔助狀態(tài)向量，設(shè)計(jì)滑模攻擊觀測(cè)器對(duì)系統(tǒng)中的狀態(tài)變量和虛假數(shù)據(jù)注入攻擊信息同時(shí)進(jìn)行估計(jì)。在獲得攻擊的估計(jì)信息后，利用積分滑模容侵控制器對(duì)虛假數(shù)據(jù)注入攻擊和外部有限能量干擾進(jìn)行主動(dòng)容侵控制，以確保微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。最后，通過(guò)仿真驗(yàn)證了所提方法的可行性和有效性。
中圖分類(lèi)號(hào)： TP391
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212359
中文引用格式： 王君，馮甜. FDI攻擊下孤島交流微電網(wǎng)滑?？刂撇呗訹J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(12)：89-93，99.
英文引用格式： Wang Jun，F(xiàn)eng Tian. Sliding-mode control strategy of island AC microgrid under FDI attack[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(12)：89-93，99.
Sliding-mode control strategy of island AC microgrid under FDI attack
Wang Jun1，F(xiàn)eng Tian2
1.Key Lab of Advanced Control for Industrial Process in Gansu Province，Lanzhou 730050，China； 2.College of Electrical and Information Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China
Abstract： In this paper, an active intrusion tolerance control strategy is designed for the inevitable false data injection attack in the control system of island AC microgrid when there is external interference. Firstly, the state space model of the island AC microgrid inverter system is constructed. A sliding-mode attack observer is designed to estimate both the state variables and the false data injection attack information in the control system. After obtaining the estimated information of the attack, the integrated sliding mode intrusion tolerance controller is used to actively control the false data injection attack and external finite energy interference to ensure the stable operation of the microgrid system. Finally, the feasibility and effectiveness of the proposed method are verified by simulation.
Key words : microgrid；FDI attack；sliding-mode observer；intrusion tolerant control

0 引言

    電力信息物理系統(tǒng)是智能電網(wǎng)與信息物理系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，先進(jìn)的信息技術(shù)給電力系統(tǒng)控制帶來(lái)便利的同時(shí)也伴隨著潛在負(fù)面影響。大量的研究指出，信息網(wǎng)中原有的各類(lèi)安全風(fēng)險(xiǎn)(如網(wǎng)絡(luò)攻擊)極易被引入到電力網(wǎng)中而使得系統(tǒng)變得脆弱[1]。數(shù)據(jù)注入攻擊是一種典型的網(wǎng)絡(luò)攻擊方式，通過(guò)破壞電力信息物理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整性來(lái)干擾決策，成功躲避壞數(shù)據(jù)檢測(cè)機(jī)制，達(dá)到危及電力信息物理系統(tǒng)安全的目的。

    微電網(wǎng)是電力信息物理系統(tǒng)的一種且虛假數(shù)據(jù)注入攻擊也是微電網(wǎng)中最常見(jiàn)的攻擊。對(duì)微電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)實(shí)施虛假數(shù)據(jù)注入攻擊主要指：攻擊者利用設(shè)備漏洞，在信息采集、傳輸或計(jì)算環(huán)節(jié)蓄意注入錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，通過(guò)破壞數(shù)據(jù)的真實(shí)性使控制目標(biāo)發(fā)生偏離，進(jìn)而達(dá)到破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。常值虛假數(shù)據(jù)注入攻擊指攻擊信號(hào)為常值的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊?？梢?jiàn)，常值虛假數(shù)據(jù)注入攻擊是最簡(jiǎn)單的一種虛假數(shù)據(jù)注入攻擊形式。虛假數(shù)據(jù)注入攻擊在分布式控制中具有一定的隱蔽性。原因之一在于攻擊者不會(huì)采用幅值過(guò)大的注入數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)產(chǎn)生發(fā)生正常擾動(dòng)的錯(cuò)覺(jué)，否則將會(huì)引起系統(tǒng)的警覺(jué)。對(duì)微電網(wǎng)分布式控制而言，常值虛假數(shù)據(jù)注入攻擊具有一定的隱蔽性和破壞性[2]。因此，虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的檢測(cè)與重構(gòu)對(duì)微電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。




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作者信息：

王  君1，馮  甜2

(1.甘肅省全國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程先進(jìn)質(zhì)量控制系統(tǒng)重點(diǎn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州730050；

2.蘭州理工大學(xué) 電氣工程與信息工程學(xué)院，甘肅 蘭州730050)




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